KR20080039386A - 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한수용액 및 방법 - Google Patents

가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한수용액 및 방법 Download PDF

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Abstract

적어도 부분적으로 솔더 레지스트 마스크로 덮여지고, 구리 구조 상에 최상층이 제공되는 인쇄 회로 기판 상의 이온 오염물을 제거하기 위해, 수용성 세정액이 사용되며, 이는 하나 이상의 에탄올아민 화합물 및/또는 그의 염, 하나 이상의 알코올 용매 및, 필요 시, 하나 이상의 구아니딘 화합물 및/또는 그의 염을 함유한다.

Description

가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한 수용액 및 방법{AQUEOUS SOLUTION AND METHOD FOR REMOVING IONIC CONTAMINANTS FROM THE SURFACE OF A WORKPIECE}
본 발명은 솔더 레지스트 마스크 및 표면 최상층(surface top layer)을 갖는 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한 수용액 및 방법에 관한 것이다. 상기 수용액 및 방법은 바람직하게는 전기 회로 캐리어(carrier)를 제조하기 위해, 보다 명확하게는 인쇄 회로 기판을 제조하기 위해, 특히 인쇄 회로 기판 상의 에지 커넥터 접촉부(edge connector contact) 및 푸시버튼 접촉부(push button contact)와 같은, 회로 캐리어 상의 접촉부를 제조하기 위해 제공된다.
전기 회로 캐리어의 제조시, 유기층 및/또는 금속층이 기재(base material)의 구리 표면상에 설치된다. 이들 층은 상이한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어 유기층은 그 후의 공정에서 구리 표면을 구조화하는데 사용된다. 이 목적을 위해, 포토레지스트가 상기 구리 표면상에 설치되어 이를 완전히 덮는다. 그 후, 상기 층은, 포토레지스트 상에 소망하는 라인 구조를 이미지화하는 특수한 포토마스크를 사용하여, 광에 부분적으로 노출된다. 그 후, 상기 이미지화된 구조는 상응하는 화학물질로 현상된다. 네가티브 또는 포지티브일 수 있는 포토레지스트의 유 형에 따라, 빛에 노출되었던 상기 구역 또는 노출되지 않았던 상기 구역의 어느 한쪽이 현상에 의해 제거되어, 아래에 위치했던 상기 구리층의 구역이 노출된다. 이들 구역은 그 후 선택적으로 식각되거나, 또는 무전해적(electroless), 화학적 또는 전기화학적 방법을 이용하여 구리 또는 다른 금속으로 도금된다.
만약 상기 금속층이 기술된 바와 같이 부분적으로 식각되거나 증착(deposit)된다면, 상기 수득된 회로 캐리어는 특정의 라인 구조를 갖는다. 복합 구조를 쌓아올리기 위해, 상기 방법 단계는 반복될 수 있다. 개별 층들은 다층 회로를 형성하기 위해 압축될 수 있다.
상기 라인 구조를 설비한 회로 캐리어 상에 전자 부품을 탑재할 수 있도록 하기 위해, 금, 은, 주석, 니켈 층과 같은 부가적인 층이, 예를 들어 무전해의, 화학적 또는 전기화학적 방법을 이용하여 솔더 레지스트 상에 표면 최상층을 형성하기 위해 증착된다. 일 측면에서, 이들 표면 최상층은 상기 부품을 탑재하기 위해 필요한 납땜가능한(solderable) 표면적을 형성하기 위해 제공된다. 다른 측면에서, 금 표면적은 또한 하우징된(housed) 및 하우징되지 않은 반도체 부품을 본딩하는데 적합하다.
이들 표면 최상층은 게다가 산화로부터 구리층을 보호하고 그들의 납땜성(solderability)을 보존하기 위한 보호층으로서 또한 작용한다. 이들 최상층이 필요한 것은, 회로 캐리어의 제조 및 이의 추가적 공정, 예컨대 그 위에 부품의 탑재가, 통상적으로 동일한 위치상에서 수행되지 않고, 따라서 추가적 공정은 더 나중의 단계에서만 발생할 것이기 때문이다.
예를 들어, 금 및 은 층은, 푸시 버튼을 제조하기 위해 접촉부 소켓(contact socket) 및 접촉부 구역으로 삽입함으로써 회로 캐리어를 플러깅(plugging)하기 위한, 분리할 수 있는 전기 접촉부, 예를 들어 플러그 커넥터(plug connector)의 제조를 위한 표면 최상층으로서 형성된다.
회로 캐리어가 완성되면, 즉 표면 최상층이 설치된 후에는, 상기 회로 캐리어는 다양한 방법 단계로부터 발생한, 더욱 명확하게는 표면 최상층을 제조하기 위한 증착 방법에서 기인한 임의의 이온 오염물을 없애기 위해 한번 이상 완전히 린스(rinse)되고, 건조된 후 보관되거나 추가의 공정에 적용된다.
청정도(cleanliness)를 제어하기 위해, 또한 회로 캐리어의 표면 오염 농도를 측정하기 위해 테스트가 수행된다. 이들 표준화된 테스트(예를 들어 Technical Committees of IPC/Association Connecting Electronic Industries - Detection and Measurement of Ionizable Surface Contaminants by Resistivity of Solvent Extract (ROSE)에 의해 개발된 테스트 방법 IPC-TM-650)에서, 여전히 부착되어 있는 모든 이온 오염물은 예를 들어 (탈이온화된) 물/2-프로판올 혼합물을 사용하여 회로 캐리어의 표면으로부터 수동으로 추출된다. 상기 추출물은 이의 전체(totality)로 수집되고, 이의 전기저항성 또는 이의 전도성이 측정된다. 표준 NaCl 용액 단위의 상기 이온 오염물의 농도는, 다양한 표준 NaCl 용액의 농도 값의 함수로서, 저항률(resistivity) 값 또는 전기 전도성 값을 각각 플로팅(plotting)한 것으로부터 수득된 (직선) 보정선(calibration line)으로부터 측정될 수 있다. 회로 캐리어의 표면의 크기와 사용된 부피를 기초로 하여, 각 구역에 대한 이온 오 염을 ㎍/㎠ 또는 ㎍/inch2로 수득한다.
회로 캐리어 표면의 철저한 세정은, 이온 오염물에 의해 야기되는 전도체 구조의 접촉부 부식의 위험을 피하기 위해 주로 요구된다. 이 위험은 특히 회로 캐리어의 소형화의 증가 또는 회로 캐리어 상의 표면적 당 라인 구조의 복잡성의 증가를 원인으로 하여 증가된다. 이는, 회로 캐리어의 표면상에 동일하게 남아있는 오염도(contamination value), 더욱 복잡한 전도체 구조가 통계적으로 더욱 자주 이온 오염물과 접하는 것, 그 결과로서 맹렬히 증가하는 접촉부 부식의 위험의 요인에 의한다. 또한, 더 미세한 전도체 구조는, 더 큰 전도체 구조보다 그들의 기능성, 예컨대 그들의 임피던스 거동(impedance behavior)에 관해서는 더더욱 취약하여(vulnerable), 오염물의 존재로 인해, 상기의 더 미세한 전도체 구조는 종종 쓸모없어지는데, 예를 들면 부품 탑재에 대해 그렇다. 또한, 브리징(bridging) 이온 오염물은 또한 누설 전류 또는 심지어 인접한 전도체 구조 사이에서 단락(short circuit)을 생성할 수 있고, 이는 불리한 영향을 끼칠 수 있으며, 또는 심지어 전도체 내의 임피던스 변동(fluctuation)을 통해 회로 캐리어와 그 위에 설치된 부품을 파괴할 수 있다.
통상적으로, 특히 솔더 레지스트 마스크를 갖는 회로 캐리어의 경우, 린스하는 단계를 반복했음에도 불구하고, 이용된 용액 및 방법은 만족스럽지 않았으며, 표면 최상층의 증착 후 표면에서 발견된 이온 오염물을 제거하는데 불충분한 것으로 밝혀졌다. 결과로서, 상기 표면은 세정 후에도 원치 않는 고농도의 이온 오염 물을 가지며, 이들 오염물은 본원에서 상술한 문제들에 대해 추가적 공정을 끌어들인다.
무선전기(radioelectronic) 장비를 위한 부품 및 장치(unit)을 세정하기 위한 세제(detergent)는 SU 859 433 A1에 관한 Chem. Abstr. 95:221722에 개시되어 있다. 상기 세제는, 즉, 트리에탄올아민 및 에탄올을 함유한다.
또한, CN 1124285 A에 관한 Chem. Abstr. 130:155316는 반도체 산업을 위한 세정제(cleaning agent)를 개시하고 있으며, 상기 제제는, 즉, 에탄올아민, 에탄올 및 물을 함유한다.
또한, US 6,566,315 B2는 구리 구조를 함유하는 반도체 기판으로부터 잔류물을 박리(stripping)하기 위한, 1,3-디카르보닐 화합물 킬레이트제(chelating agent) 및 구리 억제제를 포함하는 제형(formulation)을 개시하고 있다. 이들 제형은 즉 트리에탄올아민, 물 및 에틸렌 글리콜을 함유한다.
또한, WO 99/16855 A1은 제조에 사용되는, 더욱 명확하게는 광학 렌즈의 제조에 사용되는 수지 및 폴리머 재료를 세정하기 위한 세정 조성물 및 방법을 개시하고 있다. 상기 조성물은 에탄올아민 및 알코올을 함유한다.
또한, US 6,121,217 A는 알칸올아민 반도체 공정 잔류물 제거 조성물 및 공정을 개시하고 있다. 상기 조성물은 알칸올아민 및 물과 같은 극성 용매 또는 에틸렌 글리콜 또는 그의 에테르와 같은 극성 유기 용매를 함유한다.
CN 1316495 A에 관한 Chem. Abstr. 137:187413은 인쇄 회로 기판을 세정하기 위한 수성(water-based) 세제를 개시하고 있다. 상기 세제는 즉, 알칸올아민 및 에탄올 또는 다른 지방족 알코올을 함유한다.
또한, CN 1316417 A에 관한 Chem. Abstr. 137:187414는 금속부 또는 반도체를 세정하기 위한 액상 세제를 개시하고 있다. 이 세제는 즉, 알칸올아민, C16-C18 지방족 알코올 및 에틸렌 글리콜을 함유한다.
또한, DE 199 45 221 A1은 롤러용 세척제를 개시하고 있으며, 이 제제는 즉, 1가 알코올 및 아미노알코올, 이를테면 2-프로판올 및 2-아미노-2-(메틸-1-프로판올)을 함유한다.
또한, DE 195 18 990 A1은 잉크젯 헤드와 그의 노즐을 세정하기 위한 제제를 개시하고 있다. 이 제제는 즉, 탈이온수(D.I.water), 트리에탄올아민 및 에틸렌 글리콜을 함유한다.
본 발명의 근원적인 문제는, 부분적으로 솔더 레지스트 마스크로 덮이고 또한 부분적으로 전도성 표면 최상층으로 덮인 구리 구조를 갖는 회로 캐리어의 표면을 세정하기 위한 용액과 방법의 공지된 불편함을 피하는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은, 솔더 레지스트 마스크 및 표면 최상층을 갖는 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한 화학적 용액을 찾는 것이다.
본 발명의 추가적 목적은, 그러한 가공물의 표면으로부터 적어도 강하게 또한 확실히 이온 오염물을 줄이기 위한 화학적 용액을 찾는 것이다.
본 발명의 추가적 목적은, 그러한 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한, 비용 효율이 높고 다루기 쉬운 화학적 용액을 찾는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그러한 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하는 방법을 찾는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그러한 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한, 비용 효율이 높고 수행하기 쉬운 방법을 찾는 것이다.
이들 목적에 대한 해결은, 청구항 1에 상세히 설명한 수용액으로, 청구항 13의 솔더 레지스트 마스크 및 표면 최상층을 갖는 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하는 방법으로, 또한 청구항 11 및 청구항 12에 따른 수용액의 용도로 달성된다. 본 발명의 바람직한 구체예는 종속항에 자세히 기술된다.
본 발명은, 가공물의 표면으로부터, 더욱 명확하게는 전도성 표면 최상층이 상기 가공물 상에 증착된 후, 더욱 명확하게는 상기 가공물의 표면상에 솔더 레지스트 마스크로 덮이지 않은 구리 구조 또는 구리 표면 구역 상의 이온 오염물을 제거하기 위해, 그러한 표면 구역 상에 납땜가능한 및/또는 본딩가능한(bondable) 구역을 형성하기 위해, 뿐만 아니라 에지 커넥터 접촉부 및 푸시 버튼 접촉부와 같은 접촉부를 제조하기 위해 사용된다.
본 발명의 용액은 수용액이고, a) 에탄올아민 화합물 및 그의 염을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 제1 화합물; 및 b) 알코올 용매를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 제2 화합물을 함유한다.
필요에 의해, 상기 용액은 구아니딘 화합물 및 그의 염을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 제3 화합물을 추가로 함유할 수 있다.
상기 용액은 바람직하게는 인쇄 회로 기판과 같은 전기 회로 캐리어를 제조하기 위해 사용되고, 수직 및/또는 수평 라인에 사용될 수 있다. 본 발명의 용액은 더욱 명확하게는 에지 커넥터 접촉부 및 푸시 버튼 접촉부와 같은 접촉부를 제조하기 위해 회로 캐리어 상에 적용되도록 사용될 수 있다.
본 발명의 방법은 수행하기에 간단하고, 쉬우며 비용 효율적이다. 이는 구리 구조 상에 도포되는 표면 최상층 및 솔더 레지스트 마스크를 갖는 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위해 사용되며, 상기 방법은 최상층이 증착된 후 본 발명의 수용액으로 상기 가공물을 처리하는 것을 포함한다. 상기 가공물은 바람직하게는 에지 커넥터 접촉부 및 푸시 버튼 접촉부와 같은 접촉부뿐만 아니라 납땜가능한 및/또는 본딩가능한 구역을 갖는 인쇄 회로 기판과 같은 전기 회로 캐리어를 포함한다.
본 발명의 수용액 및 방법으로, 공지의 수단을 이용함으로부터 야기되는 문제들을 제거할 수 있다. 증가되는 소형화의 결과로서 특히 요구되는 강력하게 세정된 표면은 본 발명의 수용액에 의해 가능해진다.
본 발명의 수용액을 사용하여 오염도(contamination value)가 강력하게 감소될 수 있다는 것이 발견되어 왔다. 솔더 레지스트 마스크에 사용된 재료에 따라, 가공물 표면상의 이온 오염물의 양은 통상적인 방법에 비해 50 내지 87% 정도로 감소될 수 있다. 가공물의 표면으로부터 이온 오염물의 제거시의 주된 문제점은, 솔더 레지스트 마스크가 적합하게 큐어링되지(cured) 않았거나 최상층의 적층을 위한 공정에 의해 영향을 받았을 때 일어남이 발견되었다. 이들 경우에서, 통상적인 용액 및 방법에 비해 청정도(cleanliness)에서의 중요한 향상이 본 발명을 사용하여 달성되어 왔다. 솔더 레지스트 마스크를 갖는 및 갖지 않는 인쇄 회로 기판으로의 비교 테스트 또한 이온 오염물이 표면 (금속) 최상층을 형성하는데 사용된 (금속) 증착조(deposition bath)로부터 유래되지 않는다는 증거가 될 수 있다. 이는 이온 오염물은 증착조의 공격적인(aggressive) 조 화학물질에 의해 침범된 솔더 레지스트 마스크로부터도 흘러나올(bleed out) 수 있음을 나타낼 수 있다.
본 발명의 관념의 제한 없이, 본 발명의 수용액의 세정(cleaning) 효과는 본 발명의 방법이 수행되는 경우 솔더 레지스트 마스크가 본 발명의 수용액에 의해 약간 용해되는 사실에 기인할 것이며, 이는 솔더 레지스트 마스크로부터 이온 오염물이 방출되도록 하며, 상기 수용액 중에 흡수되거나 또는 결합하도록 하는 원인이 된다. 상기 수용액이 없으면, 오염물은 더 나중 단계에서만 솔더 레지스트 마스크로부터 방출될 것이며, 따라서 더 늦은 시점에 가공물의 표면상에 원치않는 오염물을 발생시킨다.
가공물의 표면의 청정도의 품질(quality of cleanliness)은, 이미 상기한 바와 같이 표준화된 테스트에 의해 제어된다. 이들 테스트는 바람직하게는, 본원에 참조로서 삽입된 테스트 방법 설명서 IPC-TM-650에 따라 수행된다 (테스트 방법: Technical Committees of IPC/Association Connecting Electronic Industries - Detection and Measurement of Ionizable Surface Contaminants by Resistivity of Solvent Extract (ROSE)에 의해 개발된, Item No 2.3.25 하의 IPC-TM-650). 이 테스트에서, 인쇄 회로 기판은 바람직하게는, 75%(또는 50%)의 2-프로판올 및 25%(또는 50%)의 (탈이온화된)탈이온수로 조성된 알코올/물 혼합물에 담궈진다. 상기 물은 1 MΩ를 초과하는 저항을 가져야 한다. 2-프로판올은 "전자 등급(Electronic Grade)" 순도를 가져야한다. 또한, 유리 기구는 사용해서는 안된다.
이온 오염물은 알코올/물 혼합물을 사용하여 인쇄 회로 기판의 표면으로부터 씻겨져 나온다. 상기 혼합물은 조심스럽게 수합된다. 상기 혼합물에 의해 추출된, 상기 인쇄 회로 기판상의 (및/또는 솔더 레지스트 마스크 내에 함유된) 이온 오염물은 상기 알코올/물 혼합물의 전기 전도성을 증가시킨다. 전도성은 전체 측정 동안 (30분) 측정되며, NaCl 용액의 특정 표준 농도값을 상응하는 전기 전도성 값에 대해 플롯화한 (직선)보정선에 의해 결정되는 NaCl 당량을 이용해 ㎍/㎠ 또는 ㎍/inch2 NaCl 당량으로 표시된다.
본 발명의 수용액은 바람직하게는 7을 초과하는 pH를 갖는다. 9를 초과하는 pH 범위가 특히 바람직하다. 11을 초과하는 범위의 pH가 가장 바람직하다.
이온 오염물을 제거함으로써, 기술된 세정 효과를 달성하기 위해, 본 발명의 수용액은 바람직하게는 5 내지 25 g/l 범위 농도의, 특히 바람직하게는 (모든 제1 화합물을 합쳐서) 약 14 g/l의 농도의 하나 이상의 제1 화합물 (에탄올 아민 화합물 및/또는 그의 염)을 함유한다. 에탄올아민 화합물로서 바람직하게는 모노에탄올아민이 첨가된다.
알코올 용매의 농도는 바람직하게는 0.5 내지 5 g/l의 범위이고, 특히 바람직하게는 (모든 알코올 용매를 합쳐서) 약 1 g/l의 농도이다. 바람직하게는 메탄올, 에탄올, n-부탄올, iso-부탄올 또는 tert-부탄올과 같은 저분자 알코올 용매가 첨가된다. 2-프로판올이 특히 바람직하다.
본 발명의 수용액에서, 구아니딘 화합물 및/또는 그의 염은, 구아니딘의 질소 함유 구조 단편(fragments)에 대한 금속 이온/금속의 직접 배위(direct coordination)로 이온 오염물에 대해 킬레이트 복합물로서 작용할 것이다. 이 효과는 본 발명의 수용액의 다른 물질에 의해 향상될 것이다.
하나 이상의 제3 화합물(구아니딘 화합물 및/또는 그의 염)의 농도는 바람직하게는 0.5 내지 5 g/l 범위이고, 특히 바람직하게는 (모든 제3 화합물을 합쳐서) 약 1.5 g/l의 농도이다. 상기 구아니딘 화합물은 바람직하게는 염(구아니디니움 화합물)으로서 첨가된다. 구아니디니움 카르보네이트(guanidinium carbontate), 구아니디니움 포스페이트(guanidinium phosphate) 또는 구아니디니움 설페이트(guanidinium sulfate)가 특히 바람직하다. 구아니디니움 화합물의 산소-함유 염 음이온은 전자 효과(electron effect)를 통해 킬레이트 복합체의 효율을 향상시킬 것이다.
바람직한 조성물에서, 본 발명의 수용액은 1 리터의 탈이온수를 기초로 하고, 1.5 g의 구아니디니움 카르보네이트, 14 g의 모노에탄올아민 (850 ml/l) 및 1 g의 2-프로판올을 함유한다. 상기 수용액에 대해 9-12의 pH가 특히 바람직하다.
처리를 위해, 이온 오염물이 더욱 효율적으로 제거될 수 있는 것으로 밝혀져 있으므로, 세정 효과를 향상시키기 위해 본 발명의 수용액은 가열될 수 있다. 가공물의 처리 동안, 본 발명의 수용액은 바람직하게는 50 - 70℃의 온도 범위를 갖는다. 약 60℃의 온도가 특히 바람직하다.
가공물은 바람직하게는 0.5 내지 2 분 동안 수용액으로 처리된다. 1분이 특히 바람직하다.
이온 오염물의 농도는, 상기 가공물이 본 발명의 수용액으로 처리되기 전에 한번 이상 탈이온수로 린스된다면 더욱 감소될 수 있다.
대안으로서 또는 그에 추가하여, 상기 가공물은 본 발명의 수용액으로 처리된 후 한번 이상 탈이온수로 린스될 수 있다.
가공물의 제품 수명을 향상시키기 위해, 더욱 명확하게는 표면 최상층으로 코팅된 가공물의 구역의 본딩가능성 및 납땜가능성을 보존하기 위해, 상기 가공물은 탈이온수로 헹궈진 후 건조기 내에서 건조될 수 있으며, 이는 또한 부식의 위험을 감소시킨다.
특히 양호한 세정 효과에 대응하는 낮은 오염도는 특히 사용된 솔더 레지스트 마스크가 에폭시 수지 아크릴레이트, 예컨대 Taiyo PSR 4000 MH, Taiyo PSR 4000 MP, Taiyo 4000 AUS 5, Taiyo 4000 GHP 3의 마스크와 같이 유기 화합물로 제조되었을 때 관찰된다. 이들은 예를 들어 SiO2 또는 Al2O3와 같은 무기(inorganic) 재료로 추가로 충진된다.
증착된 전도성 표면 최상층은 바람직하게는 비스무트, 주석, 금, 은, 팔라듐 및 니켈 또는 이의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된다.
증착된 전도성 표면 최상층은, 예를 들어 푸시 버튼 또는 에지 커넥터 접촉부를 위한 본딩가능한 및 납땜가능한 층으로서 또는 전기 접촉부/접촉부 층으로서 알맞다. 상기 표면 최상층은 예를 들어 전기화학적, 무전해의 또는 화학적 방법을 이용해 증착될 수 있다. 용해된 금속이 증착되는 동안 부분적으로 용해하는 금속(본원에서는 구리 또는 구리 합금)으로의, 금속 간의 전하 교환 반응(charge exchange reaction)을 통한 화학적 증착이 바람직하다. 이머젼 은(immersion silver) 또는 이머젼 주석(immersion tin)의 화학적 증착을 통해 수득된 (전하 교환 반응을 통해 증착된) 표면 최상층이 따라서 특히 바람직하다. 그 위에 장착되는 예컨대 이머젼 금과 니켈의 무전해 증착이 또한 바람직하다.
무전해 방법으로 무전해 니켈-금 층을 형성하기 위해, 구리 표면은 표면 상에 팔라듐 핵(nuclei)을 증착하기 위한 조(bath)로 우선 처리된다. 다음으로, 예를 들어 설페이트 염의 형태의, 니켈 이온뿐만 아니라 환원제를 함유하는 또 다른 조에서, 금속 도금이 수행될 수 있다. 통상적으로 이용되는 상기 환원제는 하이포포스파이트염(hypophosphite salt), 예를 들어 나트륨염(sodium salt), 또는 상응하는 산(acid)이다. 이 경우에서, 니켈/인 층을 형성한다. 만약 니켈/붕소 층을 형성하고자 하면, 보란(borane), 예를 들어 디메틸 아미노 보란 또는 수소화 붕소 나트륨(sodium boron hydride)와 같은 하이드리도보레이트(hydridoborate)가 환원제로서 이용된다. 만약 순수한 니켈 층을 증착하고자 하면, 사용된 상기 환원제는 바람직하게는 히드라진(hydrazine) 또는 히드라진 유도체이다. 이들 조는 착화제(complexing agent), 더욱 명확하게는 유기 카르복시산, 암모니아 또는 아세테이트와 같은 pH 조정제뿐만 아니라 황(sulfur) 화합물 또는 납염(lead salt)과 같은 안정제(stabilizing agent)를 추가로 함유한다. 금 층은, 무전해 방법으로, 바람직하게는 전하 교환 공정으로 증착된 니켈 층에 붙여진다.
화학적 주석 층을 형성하기 위해, 구리 표면은 주석(Ⅱ) 이온, 예를 들어 주석(Ⅱ)황산염, 황산과 같은 산뿐만 아니라 티오우레아 또는 티오우레아 유도체를 함유하는 용액과 접촉된다. 상기 주석 층은, 주석과 함께 용해된 구리로, 전하 교환 반응을 통해 구리 표면상에 형성한다.
이머젼 은 층을 증착하기 위해, 가공물 상의 구리 구조는 은 이온을 함유하는 산 용액으로 처리될 수 있다.
가공물은 전류 딥(dip)(이머젼) 라인 내에서 처리될 수 있다. 인쇄 회로 기판을 처리하기 위해, 스프레이 또는 플로우 노즐(flow nozzle)과 같은 적합한 노즐을 통해 처리 용액과 접촉되는 동안, 인쇄 회로 기판이 수평의 이송 통로(conveying path) 상의 라인을 통해 컨베이어라이즈드되는(conveyorized), 컨베이어라이즈드(conveyorized) 라인으로 불리는 것을 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 이 목적을 위해, 인쇄 회로 기판은 수평으로 또는 수직으로 또는 임의의 다른 방위(orientation)로 유지될 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명을 한층 더 설명하기 위해 제시된다.
이 목적을 위해, 인쇄 회로 기판 상의 구리 구조를 부분적으로 덮는 다양한 솔더 레지스트 마스크를 갖는 인쇄 회로 기판은, 표면 최상층을 형성하기 위해 다양한 증착 방법으로 처리된다. 다음으로, 상기 인쇄 회로 기판은 본 발명의 수용액으로 또는 수용액 없이 처리된다. 그 후, 상기 인쇄 회로 기판상에 형성된 이온 오염물의 양은 상기한 표준화된 테스트에 따라 측정된다.
실시예 1:
4 개의 상이한 솔더 레지스트 마스크(Taiyo PSR 4000 MH, Taiyo PSR 4000 MP, Taiyo 4000 AUS 5, Taiyo 4000 GHP 3)를 갖는 인쇄 회로 기판은 표 1에 따른 주석 증착 방법으로 처리되고, 1 ㎛ 두께의 이머젼 주석 층이 붙여졌다. 주석 증착 조는 주석(Ⅱ) 메탄설포네이트, 메탄 설폰산 및 티오우레아를 함유하였다. 증착 후, 각 인쇄 회로 기판 유형의 한 기판은 본 발명에 따라 처리되었고, 한 기판은 본 발명에 따라 처리되지 않았다(대조용).
본 발명의 수용액은 하기의 조성을 가지고, 1 리터의 탈이온수에 기초하였다:
1.5 g/l의 구아니디니움 카르보네이트 (순도 98%)
14 g/l의 모노에탄올아민 (탈이온수 내에 850 ml/l)
1 g/l의 이소프로판올
약 10.5의 pH
다음으로, 기판 상의 이온 오염물의 양은 표준화된 테스트로 측정되었다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
상기 결과는 이온 오염물의 정도(extent)는 본 발명의 처리 방법으로 상당히 감소될 수 있음을 나타낸다. 이온 오염물의 양은 MP에 대해서는 58%, 그리고 AUS 5에 대해서는 87%로 감소되었다.
실시예 2:
각각 솔더 레지스트 마스크 Taiyo PSR 4000 MP로 코팅된 두 개의 인쇄 회로 기판은, 표 3에 따른 이머젼 은 증착을 위한 수직 수행 방법(vertically performed method)으로 처리되어, 1 ㎛ 두께의 은 층이 붙여졌다. 은 증착 조는 은 메탄설포네이트 및 메탄설폰산을 함유하였다. 증착 후, 각 인쇄 회로 기판 유형의 하나의 기판은 본 발명에 따라 처리되고, 또한 하나의 기판은 본 발명에 따라 처리되지 않았다 (대조용).
다음으로, 기판 상의 이온 오염물의 양은 표준화된 테스트로 측정되었다. 그 결과는 표 4에 나타내었다.
상기 결과는 이온 오염물의 정도(extent)는 본 발명의 처리 방법으로 상당히 감소될 수 있음을 나타낸다. 이온 오염물의 양은 약 63%로 감소되었다.
본원에 기재된 실시예 및 구체예는 설명적인 목적만을 위한 것이며, 그의 양태 내에서의 다양한 변형 및 변화뿐만 아니라 본 출원에 기재된 특징의 조합이 당업자에게 제시될 것이며, 이는 기재된 발명의 의도 및 범위 내에, 그리고 첨부된 청구항의 범위 내에 포함됨이 이해된다. 본원에 인용된 공개물, 특허 및 특허 출원은 본원에 참조로서 삽입되었다.
표 1. 공정 순서:
시간 [분] 본 발명의 세정 용액을 사용한 방법 단계 본 발명의 세정 용액을 사용하지 않은 방법 단계 (대조군) 온도
5 Pro Select SF Pro Select SF 40 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 Microtech H Microtech H 35 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 Stannatech Pre Dip Stannatech Pre Dip RT
13 Stannatech V 2000 Stannatech V 2000 70 ℃
1 알칼리 린스(Alkaline rinse) Alkaline rinse RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 본 발명의 세정액 ---- 60 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 Hot 린스 Hot 린스 50 ℃
1 Hot 린스 Hot 린스 50 ℃
20 건조기 건조기 60 ℃
D.I.water: 탈이온수 RT: 실온
표 2. 결과:
[㎍/㎠] NaCl 당량의 이온 오염
솔더 레지스트 마스크 Taiyo PSR 4000 MH MP AUS 5 GHP 3
본 발명의 세정 용액 사용 0.34 0.25 0.06 0.40
본 발명의 세정 용액 사용하지 않음 (대조군) 0.99 0.59 0.45 1.86
표 3. 공정 순서:
시간 [분] 본 발명의 세정 용액을 사용한 방법 단계 본 발명의 세정 용액을 사용하지 않은 방법 단계 (대조군) 온도
5 Pro Select SF Pro Select SF 40 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
1 Micro Etch C Micro Etch C 35 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 Pre-immersion solution Pre-immersion solution RT
1 컨디셔너(Conditioner) 컨디셔너(Conditioner) RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 D.I.water D.I.water RT
1 Predip Predip 40 ℃
1.5 은(Silver) 은(Silver) 50 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
1 본 발명의 세정 용액 ---- 60 ℃
1 D.I.water D.I.water RT
20 건조기 건조기 60 ℃
D.I.water: 탈이온수 RT: 실온
표 4. 결과:
[㎍/㎠] NaCl 당량의 이온 오염
본 발명의 세정 용액 사용 본 발명의 세정 용액 사용하지 않음 (대조군)
솔더 레지스트 마스크 Taiyo PSR 4000 MP 0.10 0.27

Claims (20)

  1. a) 에탄올아민 화합물 및 그의 염을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 제1 화합물; 및
    b) 알코올 용매를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 제2 화합물을 함유하는, 솔더 레지스트 마스크 및 표면 최상층(surface top layer)을 갖는 가공물(workpiece)의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하기 위한 수용액.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 용액은 구아니딘 화합물 및 그의 염을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 제3 화합물을 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는, 수용액.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 하나 이상의 에탄올아민 화합물이 모노에탄올아민인 것을 특징으로 하는, 수용액.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 알코올 용매는 2-프로판올 및 n-프로판올을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 수용액.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구아니 딘 화합물은 구아니디니움 카르보네이트(guanidinium carbonate), 구아니디니움 포스페이트(guanidinium phosphate) 및 구아니디니움 설페이트(guanidinium sulfate)를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 수용액.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 화합물의 농도는 약 5 내지 약 25 g/l의 범위인 것을 특징으로 하는, 수용액.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 알코올 용매의 농도는 약 0.5 내지 5 g/l의 범위인 것을 특징으로 하는, 수용액.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제3 화합물의 농도는 약 0.5 내지 약 5 g/l의 범위인 것을 특징으로 하는, 수용액.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액의 pH는 약 7을 초과하는 것을 특징으로 하는, 수용액.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액의 pH는 약 11을 초과하는 것을 특징으로 하는, 수용액.
  11. 수직 및/또는 수평 라인의 전기 회로 캐리어(carrier)의 생산에서 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항 기재의 수용액의 용도.
  12. 전기 회로 캐리어(carrier) 상의 전기 접촉부(electric contact)의 생성에서의 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항 기재의 수용액의 용도.
  13. 솔더 레지스트 마스크 및 표면 최상층을 갖는 가공물의 표면으로부터 이온 오염물을 제거하는 방법으로, 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항 기재의 이온 오염물의 제거를 위한 수용액으로 상기 가공물을 처리하는 것을 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 이온 오염물을 제거하기 위한 수용액은 약 50 ℃ 내지 약 70℃의 온도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 가공물은 약 0.5 분 내지 약 2 분의 기간 동안 이온 오염물을 제거하기 위한 수용액으로 처리되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 솔더 레지스트 마스크는 Taiyo PSR 4000 MH, Taiyo PSR 4000 MP, Taiyo 4000 AUS 5 또는 Taiyo 4000 GHP 3 유형의 솔더 레지스트 마스크인 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 최상층은 비스무트, 주석, 금, 은, 팔라듐과 니켈 및 이의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 금속으로 만들어진 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 표면 최상층은, 무전해(electroless), 화학적 및 전기화학적 방법을 포함하는 군으로부터 선택된 증착(deposition) 방법을 사용하여 상기 가공물 표면 위에 증착된 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 청구항 13 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 최상층은 하나 이상의 납땜가능(solderable)하고 본딩가능(bandable)한 표면 최상층인 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 청구항 13 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 수용액으로의 처리에 적용되기 전 및/또는 후에 상기 가공물을 한번 이상 탈이온수로 린스하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
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